轴向电场对纳米管道中溶液离子径向分布的影响-东南大学学报.PDF

第３８卷第４期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３８Ｎｏ４ 　 ２００８年７月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊｕｌｙ２００８ 　　　　　　 轴向电场对纳米管道中溶液离子径向分布的影响 １ １，２ １ １ １ 葛艳艳　陈云飞 　杨决宽　 仲　武　 王桂明 １ （东南大学机械工程学院，南京２１１１８９） ２ （东南大学ＭＥＭＳ教育部重点实验室，南京２１１１８９） 摘要：用分子动力学模拟的方法，研究了轴向外加电场强度对圆柱形纳米管道中ＮａＣｌ溶液离子 径向密度分布的影响．仿真结果表明，纳米管道两端的外加电场强度增大时，系统的瞬时动能增 加．离子获得较大的径向动能就可以克服所在位置势能束缚，运动到使原来浓度峰值减小的径向 位置，以保证系统的自由能减小，从而导致离子径向浓度峰值变小．壁面电荷密度越小，离子受到 壁面电荷的束缚就越小，这一现象越明显．由于离子的径向分布对电渗流有直接影响，因此这一 仿真对电渗流的理论研究和利用外电场实现离子分离的纳流体器件的设计具有重要的参考 价值． 关键词：分子动力学模拟；纳米管道；外加电场强度；离子分布 中图分类号：Ｏ３５１２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００８）０４０６８３０４ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｘｉａｌａｐｐｌｉｅｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｇｒａｄｉｅｎｔｏｎｉｏｎｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎｌｉｑｕｉｄｃｏｎｆｉｎｅｄｉｎｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｎａｎｏｔｕｂｅｓ １ １，２ １ １ １ ＧｅＹａｎｙａｎ　 ＣｈｅｎＹｕｎｆｅｉ　 ＹａｎｇＪｕｅｋｕａｎ　 ＺｈｏｎｇＷｕ　 ＷａｎｇＧｕｉｍｉｎｇ １ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭＥＭＳｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎａｘｉａｌａｐｐｌｉｅｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｇｒａｄｉｅｎｔｏｎｔｈｅｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍｃｈｌｏｒｉｎｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｆｉｎｅｄｉｎｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｈａｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄ ｅｌ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅａｘｉａｌａｐｐｌｉｅｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｇｒａｄｉｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｉｎｓｔａｎ ｔａｎｅｏｕｓｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｅｎｈａｎｃｅｓ．Ｏｂｔａｉｎｉｎｇｈｉｇｈｅｒｒａｄｉａｌｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｉｏｎｓｅｓｃａｐｅｆｒｏｍｔｈｅｉｒｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｏｖｅｔｏｏｔｈｅｒｐｌａｃｅｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｆｒｅｅｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｉｏｎｒａｄｉａｌｄｅｎｓｉｔｙｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｗｉｔｈｌｏｗｅｒｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｔｈｉｓｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎｉｓｍｏｒｅｅｖｉｄｅｎｔ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｉｏｎｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｌｉｑｕｉｄｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃ